این تغییرات شامل تغییر در دماى هواى نیمكره شمالى، میزان بارش، شورى آب اقیانوس ها، شكل وزش باد و كلیه ویژگى هاى آب و هوایى شامل خشكسالى، بارش هاى سنگین، موج هاى گرم و شدت وزش بادهاى موسمى هستند.اكنون دماى هواى نیمكره شمالى نسبت به میانگین دماى هواى ۱۰۰ سال گذشته، ۲ برابر افزایش یافته است. دماى این نیمكره بسیار متغیر است و گرم ترین دوره آن از سال ۱۹۲۵ تا ۱۹۴۵ ارزیابى شده است.داده هاى ماهواره اى از سال ۱۹۷۸ نشان مى دهند كه حجم یخ هاى دریاى نیمكره شمالى در هر دهه (در تابستان) به میزان قابل ملاحظه اى كاهش یافته اند. از دهه ۸۰ دماى قسمت بالاى لایه منجمد داخلى زمین در نیمكره شمالى افزایش یافته است. از سال ۱۹۰۰ حداكثر میزان یخ زدگى در یك منطقه اى واقع در نیمكره شمالى تا ۷۰ درصد كاهش یافته است كه قسمت اعظم آن در فصل بهار بوده است.روند این تغییرات از سال ۱۹۰۰ تا ۲۰۰۵ درمیزان بارش درمناطق بسیار وسیع، قابل مشاهده بوده است. افزایش میزان بارش در قسمت هاى شرقى آمریكاى شمالى و جنوبى، اروپاى شمالى و آسیاى شمالى و مركزى، چشمگیرتر است. در مقابل آن خشكسالى ساحل عاج كشورهاى مدیترانه اى، آفریقاى جنوبى و بخش هاى جنوبى آسیا قابل توجه است. میزان بارش در مناطق ذكر شده به دو شكل فاصله اى و مداوم، متغیر است. داده هاى به دست آمده محدود به مناطقى ویژه است و روند تغییرات در مناطق وسیع تر، قابل مشاهده نبوده است.از دهه ۶۰ میزان بادهاى بخش میانى عرض جغرافیایى زمین در دو نیمكره، شدت گرفته اند.از دهه ۷۰ میزان خشكسالى هاى طولانى  مدت در مناطق وسیع تر، مشاهده شده است. افزایش خشكسالى با دماى بیشتر و بارش كمتر همراه بوده است. تغییرات دماى سطح دریا، شكل وزش باد، كاهش توده هاى برفى و یخى از دیگر تأثیرات خشكسالى هستند.تغییرات فراوان در افزایش دما در ۵۰ سال اخیر چشمگیرتر است. از تداوم روزها و شب هاى سرد كاسته شده و روزها و شب هاى گرم جایگزین آن شده است. از سال ۱۹۷۰ شدت بادهاى موسمى در آتلانتیك شمالى و به دنبال آن دماى سطح آب دریاها افزایش یافته اند.
برخى از ویژگى هاى تغییرات اقلیمى قابل مشاهده نبوده است
مشاهدات جدید نشان مى دهد كه از سال ۱۹۷۹ تا ۲۰۰۴ میزان درجه حرارت روز و شب نه تنها كاهش نیافته بلكه افزایش یافته است. براى تعیین روند تغییرات اقیانوس ها یا میزان رعد وبرق ها و توفان هاى همراه گرد و غبار شواهد كافى وجود ندارد.
چشم اندازى از وضعیت اقلیمى قرون گذشته
مطالعات در زمینه آب و هواى قرون گذشته از شاخص هاى تغییرات اقلیمى مربوط به آب و هواى كل زمین استفاده مى كنند. این شاخص ها درمقیاس هاى  زمانى چون دهه یا میلیون سال، متغیر هستند. داده هاى مربوط تحت تأثیر عواملى چون دماى محلى و بارش باران هستند. البته این داده ها در فصل هاى ویژه اى از سال از اعتبار بیشترى برخوردارند.اطلاعات اقلیمى قرون گذشته بر این موضوع صحه مى گذارند كه در ۱۳۰۰ سال گذشته گرماى نیمه دوم قرن اخیر، طبیعى نیست. آخرین اطلاعات حاكى از این است كه كاهش میزان توده هاى یخى قطب به افزایش سطح آب دریا از ۴ تا ۶ متر منجر شده است.میانگین دماى هواى نیمكره شمالى در طول نیمه دوم قرن بیستم از دوره هاى ۵۰ ساله در ۵۰۰ سال گذشته، بیشتر بوده است.
ثبت تغییرات نسبى اقلیمى
این ارزیابى شامل اطلاعات طولانى  تر و گسترده تر است. مشاهدات و شبیه سازى هاى گسترده از ویژگى هاى اقلیمى و متغیر بودن آنها براساس مطالعات پس از ارزیابى سوم.بسیارى از تغییرات مشاهده شده در كل كره زمین مربوط به نیمه قرن بیستم است كه با افزایش تمركز گازهاى گلخانه اى حاصل از فعالیت هاى انسانى، ارتباط دارد. این موضوع یكى از نتایج ارزیابى سوم است: «بیشترین گرماى اندازه گیرى شده در ۵۰ سال اخیر به افزایش تمركز گازهاى گلخانه اى ارتباط دارد.»این موضوع كه افزایش تمركز گازهاى گلخانه اى به تنهایى موجب گرما مى شود، ممكن است، چراكه گازهاى ناشى از آتشفشان ها و فعالیت هاى بشرى بر گرما اثر مى گذارند. گرماى سیستم اقلیمى با تغییرات دماى سطح زمین و جو و دماى صد متر سطح اقیانوس و افزایش سطح آب دریاها، تخمین زده مى شود. شبیه سازى دقیق و اندازه گیرى تغییرات دما در مقیاس هاى كوچكتر با مشكلاتى همراه است. در این مقیاس ها متغیر بودن اقلیم طبیعى، سنجش آن را مشكل تر ساخته است. تاثیر فعالیت هاى انسانى در ایجاد تغییرات در شكل وزش باد، توفان هاى محلى و دماى دو نیمكره غیرممكن است. همچنین افزایش دماى شب هاى خیلى گرم، شب هاى سرد و روزهاى سرد به فعالیت هاى انسانى ارتباط ندارد.تعادل در حساسیت هاى اقلیمى، واكنش سیستم اقلیمى به نیروى تابشى پرقدرت است. اهمیت این موضوع زمانى آشكار مى شود كه دى اكسیدكربن، میانگین دماى هواى كره زمین را افزایش مى دهد.
طرح ریزى تغییرات اقلیمى در آینده
پس از سومین ارزیابى پیشرفت بزرگى كه در طرح ریزى تغییرات اقلیمى آینده به وجود آمده، حجم گسترده اى از شبیه سازى هاى مدل ها است. در كنار هم قرار دادن این شبیه سازى ها با اطلاعات به دست آمده از مشاهدات، منابع بسیارى را براى تخمین برخى از ویژگى هاى احتمالى تغییرات اقلیمى آینده، در اختیار متخصصان قرار داده اند.حتى اگر میزان تمركز گازهاى گلخانه اى جو، طى چندین سال، ثابت باشد، افزایش دما تا حدود ۱ درجه سانتیگراد در هر دهه، پیش بینى مى شود.پس از نخستین گزارش فعالیت بخش دولتى در زمینه تغییرات اقلیمى (IPCC)، افزایش دماى كل كره زمین به طور میانگین میان ۳/۰ تا ۱۵/۰ درجه سانتیگراد در هر دهه از سال هاى ۱۹۹۰ تا ،۲۰۰۵ ارزیابى شدند.شبیه سازى مدل ها نشان مى دهد كه حتى اگر نیروى تابشى خورشید طى چندین سال، ثابت باشد، پس از آن در هر دهه انتظار مى رود دماى هوا تا دو درجه سانتیگراد افزایش یابد.متصاعد شدن گازهاى گلخانه اى به طور مداوم با همان میزان قبلى یا بیشتر از آن، در طول قرن ۲۱ موجب افزایش گرماى زمین و تغییرات بسیارى در سیستم اقلیمى جهانى مى شود كه حجم آنها از موارد مشاهده شده در طول قرن ۲۰ بیشتر است.